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Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI Audy Salcedo (Compilador) CRÉDITOS Ediciones de la XIV Jornada de Investigación Educativa y V Congreso Internacional de Educación Director: Ramón Alexander Uzcátegui Coordinador Editorial: Audy Salcedo Centro de Investigaciones Educativas (CIES). Escuela de Educación, Universidad Central de Venezuela Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI Compilador: Audy Salcedo Depósito Legal: MI 2017000254 ISBN: 978-980-000-2847-6 Los artículos fueron seleccionados por arbitraje externo, mediante el sistema doble ciego. Diseño y diagramación: Audy Salcedo Portada: Efraín Zapata Libro digital de acceso libre. Abril 2017 Publicado por: Centro de Investigaciones Educativas. Escuela de Educación, Edif. Trasbordo, P.B., Ciudad Universitaria de Caracas. Universidad Central de Venezuela. Telf. 605-3006 / 605 2953 Apartado de correos Nº 47561-A, Los Chaguaramos. Caracas 1051 Fax: 605-2952. http://web.ucv.ve/cies. Correo electrónico: cies@ucv.ve http://web.ucv.ve/cies mailto:cies@ucv.ve ÍNDICE Proemio Audy Salcedo ............................................................................................ 9 Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado Claudia Vásquez Ortiz .......................................................................... 19 El desarrollo profesional del profesor de matemáticas de educación media: Referentes contextuales e institucionales para un estudio de caso Zoraida Pérez-Sánchez y Sandra Castillo Vallejo .................................. 45 Diseño de tareas y desarrollo de una mirada profesional sobre la enseñanza de las matemáticas de estudiantes para maestro Pere Ivars, Àngela Buforn y Salvador Llinares ..................................... 65 Un curso de matemática básica bajo el enfoque de aula invertida. Una experiencia con estudiantes para profesores Yerikson Suárez Huz ............................................................................. 89 Concepciones que tienen los docentes de matemáticas acerca de la evaluación de los aprendizajes en el nivel de Media Diversificada Williams López .................................................................................... 107 Pruebas y discurso matemático en los educandos de secundaria William González Calderón y Óscary Ávila-Hernández .................... 131 Propuesta para el estudio de las semejanzas de figuras planas y espaciales basada en el modelo de los Van-Hiele María Aravena Díaz ............................................................................ 145 Enseñar estadística para alfabetizar estadísticamente y desarrollar el razonamiento estadístico Soledad Estrella ................................................................................... 173 EDICIONES DE LA XIV JORNADA DE INVESTIGACIÓN EDUCATIVA Y V CONGRESO INTERNACIONAL DE EDUCACIÓN as ediciones de la XIV Jornada de Investigación Educativa y V Congreso Internacional de Educación es un proyecto editorial que busca difundir en la comunidad universitaria y en la sociedad en general los trabajos de investigación presentados en este evento organizado por el Centro de Investigaciones Educativas de la Escuela de Educación de la Universidad Central de Venezuela. Al concepto tradicional en el cual se reúnen en un sólo volumen los trabajos presentados en congresos, simposios o eventos de este tenor, presentamos en esta oportunidad un concepto editorial que canalice el trabajo realizado por los investigadores bajo el formato de libros temáticos, donde se analizan un tema de específico de la educación. Así tiene el lector más que un libro, una colección de textos en el que se compilan, conforme los ejes y temáticas abordadas en la Jornada, los resultados parciales o finales de los investigadores presentados. Con este concepto queremos propiciar la lectura del trabajo intelectual e investigativos de nuestros ponentes a un número mayor de lectores, abriendo así la oportunidad de conocer los resultados del trabajo realizados más allá de los días propiamente de encuentro. Tiene el lector las ponencias íntegras que se incorporaron al programa del evento, los datos de los autores, sus orientaciones teórico-metodológicas, los resultados y aportes de su trabajo, lo cual facilita su uso posterior para nuevas investigaciones y constituirse definitivamente en referencias para el trabajo intelectual e innovador. Esta edición es en esencia una colección de libros en la que el Centro de Investigaciones Educativas busca fomentar y dar a conocer los trabajos presentados en el evento. Lo interesante del trabajo es que cada volumen está presentado por un compilador, en su mayoría moderadores en las mesas de ponencias libres del evento, lo que dará una idea de unidad en los textos que integran la obra, además de L expresar en buena medida parte de la discusión generada durante el encuentro. Con esta fórmula propiciamos una nueva generación de editores y autores, confiados en la idea de que esta iniciativa puede significar un aporte a la cultura pedagógica venezolana e internacional, además de ser una oportunidad de dar a conocer y crear nuevas redes de investigadores. El Centro de Investigaciones Educativas de la Escuela de Educación de la Universidad Central de Venezuela se complace en ser puente entre los investigadores y sus comunidades de lectores. Agradecemos la confianza brindada en someter su trabajo investigativo e intelectual a nuestra consideración, y reiteramos una vez más nuestro compromiso por el fomento de la investigación educativa como fórmula para abordar y promover los cambios necesarios que requiere la educación actual de cara a los retos de la sociedad futura. Ramón Alexander Uzcátegui Coordinador General de la XIV Jornada de Investigación Educativa y V Congreso Internacional Jefe del Centro de Investigaciones Educativas Audy Salcedo Coordinador del Comité de Académico de la XIV Jornada de Investigación Educativa y V Congreso Internacional Salcedo, A. (Comp.). Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI, (pp. 9 – 18). Caracas: Centro de Investigaciones Educativas, Escuela de Educación. Universidad Central de Venezuela. PROEMIO AUDY SALCEDO 1. INTRODUCCIÓN n 1792, en el marco de la Revolución Francesa, Condorcet propuso una instrucción laica, obligatoria y gratuita que ofreciera a todos los individuos los medios para proveer sus necesidades, asegurar su bienestar, conocer y ejercer sus derechos, comprender y cumplir sus deberes. Una escuela primaria de cuatro años, donde, desde los seis años de edad, se enseñaría lectura, escritura, las reglas de la aritmética y conocimientos básicos de medición de la tierra; además de primeras ideas morales y reglas de conducta, los principios del orden social que se pueden poner al alcance de los niños (Condorcet, 1792). Era lo que se consideraba la alfabetización de la población, necesaria para establecer los cimientos de la ciudadanía. Para UNESCO ya no basta con ser capaz de leer y escribir para ser considerada una persona alfabetizada, sino que es necesario que la persona tenga la habilidad de identificar, comprender, interpretar, crear, comunicar y calcular, utilizando materiales impresos y escritos asociados con diversos contextos. Se indica que el alfabetismo involucra un aprendizaje continuo que habilita a las personas a alcanzar sus objetivos, desarrollar sus conocimientos y potenciales yparticipar plenamente en la comunidad y en la sociedad ampliada (UNESCO, 2005). Con ello se reconoce la formación matemática como un aspecto básico de la alfabetización, necesario para el ciudadano. Algunas personas, profesionales o no, con frecuencia manifiestan, a veces con cierto orgullo, que no saben nada de matemática y se preguntan para qué me enseñaron fracciones, qué importancia tiene la geometría o para qué me sirve la probabilidad. Entonces, la pregunta lógica es: ¿qué aporta la matemática al ciudadano? E Proemio 10 Los sistemas electorales son un factor que inciden en el tipo y calidad de la representación política, en consecuencia, en la efectividad del gobierno y la capacidad de control de los ciudadanos sobre los gobiernos. ¿Los ciudadanos deben decidir sobre el sistema electoral de su país? Por ejemplo, el sistema d'Hondt se utiliza en procesos electorales de representación proporcional por listas, con él se busca asignar los escaños a las listas de manera proporcional al número de votos recibidos. ¿Es el sistema electoral d'Hondt el más adecuado para asignar escaños en un parlamento? Para poder responder esa pregunta el ciudadano requiere de una mínima base de la aritmética, en particular de las fracciones. Los sistemas electorales son básicamente de dos tipos: mayoritarios o proporcionales, todos con soporte matemático. ¿Puede un ciudadano decidir cuál sistema electoral considera más adecuado para su país sin conocer la base matemática que lo soporta? En un país latinoamericano se anuncia que en uno de sus puertos más importantes se descargan 30 toneladas de arroz y azúcar, imagine que la noticia se ilustra con varios barcos de carga. ¿Cómo puede un ciudadano evaluar esa información? ¿Eso será suficiente para abastecer a su país? Si el país tiene 30 millones de habitantes y en promedio una familia consume un kilo de arroz y uno de azúcar semanal, ¿en cuánto tiempo se consumirán esas 30 toneladas de arroz y azúcar? Estas son algunas de las preguntas que podría formularse y responder un ciudadano para evaluar una simple noticia como esa. Si el alcalde de su localidad plantea contratar a la escuela de matemáticas de una universidad para solucionar el problema de la recolección de basura, ¿usted estaría de acuerdo? ¿La matemática puede ayudar con el problema de la recolección de residuos de una ciudad? ¿Es posible optimizar el recorrido de los camiones recolectores de basura? ¿Puede la matemática ayudar a programas rutas más compactas o minimizar el número de camiones a utilizar? Las respuestas a todas esas preguntas es sí, los grafos pueden ayudar en esa tarea. Los grafos son un modelo matemático que se utiliza para estudiar problemas complejos. Están compuesto por un conjunto finito de puntos y enlaces, llamados vértices y aristas, con los cuales se pueden representar el plano de una ciudad, la ruta de recolección Audy Salcedo Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 11 de residuos o una red de comunicaciones. Los circuitos que recorren cada arista una sola vez se denominan circuitos de Euler. Se podría seguir colocando ejemplos para dar evidencias al lector de la relación entre la matemática y la vida del ciudadano, pero igual podría surgir la pregunta, ¿por qué hay personas que consideran que estudiar matemáticas les fue de poca utilidad para su formación? Valero (2004) piensa que, lamentablemente, la experiencia de aprendizaje de la mayoría de las personas les ha llevado a la construcción de una imagen de las matemáticas –escolares– como un área de conocimiento estático y poco relacionado con lo que sucede en el mundo. Esa es parte de la situación que hay que cambiar para el siglo XXI. La educación matemática para el siglo XXI tiene el reto de trabajar con los llamados Milenios o Millennials, esa generación nacida después de los 80, que no sabe cómo era la vida sin Internet, pero que en el caso de las escuelas primarias latinoamericanas, tiene al libro de texto como el recurso didáctico de mayor presencia (LLECE, 2013). El docente tiene que trabajar con esas “contradicciones” para lograr la meta de ayudar a formar ciudadanos que puedan usar su conocimiento matemático para conocer y criticar la realidad, además de hacer propuestas de cambio para transformarla, en caso de ser necesario. Las universidades tiene el desafío de formar ese docente. Este libro reúne una serie de trabajos, donde los autores exponen desde diversas perceptivas, la educación matemática para el siglo XXI. Obviamente, no exponen recetas o soluciones mágicas, como tampoco se trata de la opinión de los autores. Las ideas que se exponen en cada capítulo son el resultado de al menos una investigación sobre algún tópico de educación matemática. Solo se tocan una pequeña parte de los múltiples temas que tiene la educación matemática, con el ánimo del ofrecer al lector interesado un material que puede analizar y utilizar en su formación o en la investigación. En la siguiente sección se hace una breve presentación de cada capítulo que compone el libro. Proemio 12 2. LOS CAPÍTULOS La profesora Claudia Vásquez Ortiz, de la Pontificia Universidad Católica de Chile, presenta algunos elementos a considerar en la formación de docentes de educación infantil y primaria para la enseñanza de la probabilidad. En el trabajo se analizan las principales investigaciones referidas al aprendizaje de la probabilidad en Educación Infantil y Primaria, con el objetivo de alertar a los docentes sobre el alto grado de abstracción que involucran los conceptos de probabilidad; los cuales deben ser considerados al momento de diseñar e implementar el proceso de enseñanza y aprendizaje sobre este tema. ¿Cómo aprenden probabilidad los niños?, ¿cómo se desarrolla el razonamiento probabilístico en los niños?, ¿cuáles son los errores y dificultades a los que sus alumnos pueden verse enfrentados? Son algunas de las preguntas a las que se trata de responder en el artículo de la Dra. Vásquez Ortiz, con el propósito de entregar orientaciones a ser consideradas en la formación del profesorado y de este modo contribuir al desarrollo de una enseñanza idónea de la probabilidad en el aula. Una revisión de distintas investigaciones sobre el aprendizaje de la probabilidad que será de mucha ayuda a los responsables de formar docentes en la Educación Infantil y Primaria. Un estudio documental realizado con el propósito de establecer los referentes contextuales e institucionales en materia de desarrollo profesional de los profesores de matemática de educación media en Venezuela es presentado por las profesoras Zoraida Pérez-Sánchez y Sandra Castillo Vallejo (Universidad Nacional Experimental de Guayana de Venezuela). Se realizó una investigación documental con la revisión de material bibliográfico y hemerográfico, fuentes de acontecimientos y situaciones del contexto, sobre políticas públicas y lineamientos institucionales relacionados con el desarrollo profesional del docente en Venezuela. Los documentos fueron tratados mediante el análisis del contenido lo que permitió, entre otros aspectos, comprender el fenómeno e identificando problemas medulares en este ámbito y explorar acerca de las políticas públicas de la formación docente en Venezuela. Las autoras consideran que la Audy Salcedo Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 13 planificación y diseño de programas de profesionalización de los docentes de matemática sin involucrar a los profesores corren el riesgo de alejarse de sus necesidades y expectativas. Los interesados en la formación de docentes en Venezuela tienen en este trabajo un excelente material de consulta. El trabajo Diseño de Tareas y Desarrollo de una Mirada Profesional sobre la Enseñanza de las Matemáticas de Estudiantespara Maestro es el trabajo que presenta los profesores Pere Ivars, Àngela Buforn y Salvador Llinares, de la Universidad de Alicante, España. En este capítulo sus autores describen algunas aproximaciones que han logrado mediante la investigación para dar respuesta a lo que creen es el doble desafío de los programas de formación de maestros en la enseñanza de las matemáticas: (a) desarrollar la competencia docente “mirar profesionalmente” las situaciones de enseñanza-aprendizaje de las matemáticas en la educación primaria (b) conseguir que los estudiantes sean capaces de discernir aspectos relevantes de la situación de enseñanza de las matemáticas que no eran capaces de hacerlo antes de su ingreso al programa. Para ello es necesario que los estudiantes de los programas de formación de maestros comprendan que no hay soluciones milagrosas en la enseñanza de las matemáticas y que la información teórica en las situaciones de enseñanza de las matemáticas es pertinente. Proponen que las tareas y los entornos de aprendizaje que se generen en el programa busquen el “uso del conocimiento”. Para los autores es necesario superar la dicotomía teoría-practica, aunque saben que no es tarea fácil. La clave parece estar en llevar registros de la práctica a la universidad y generar oportunidades para que el conocimiento teórico interactúe con el análisis de la práctica. Sin duda, Ivars, Buforn y Llinares proponen un reto por demás interesante, donde hay mucho que investigar. El aula invertida (Flipped Classroom) es un modelo pedagógico en cual el estudiante realiza un conjunto de actividades para preparar la materia que le corresponde trabajar en su clase ordinaria. Para ello el estudiante se apoya en lecturas, videos, audios, actividades en línea, etc. Todo ello le brinda una base para las discusiones que sobre el tema se darán en el aula, siempre con la guía Proemio 14 del profesor en el salón. Una experiencia de aula invertida en la formación de profesores de matemáticas es el trabajo que presenta el profesor Yerikson Suárez Huz, adscrito a la Universidad Pedagógica Experimental Libertador. Se trata de un estudio descriptivo sustentado en el paradigma socio-crítico, de campo, bajo la modalidad de estudio de caso. Luego de discutir algunos aspectos teóricos sobre el aula invertida, el profesor Suárez Huz relata la experiencia vivida con sus estudiantes al aplicar este enfoque. Cierra con algunas reflexiones sobre el trabajo realizado y su potencial didáctico como metodología de enseñanza-aprendizaje de las matemáticas, así como en la formación de docentes. ¿Es el aula invertida una alternativa para enseñar matemática a los llamados Milenios? El relato de esta experiencia, realizada con docentes en formación, puede dar pistas al respecto, tanto para quienes investigan sobre ese modelo pedagógico como para los formadores de formadores. La evaluación de los aprendizajes es el tema abordado por el profesor Williams López de la Universidad Central de Venezuela. Específicamente en la investigación se indaga sobre las concepciones que tienen los docentes de matemáticas de Educación Media acerca de ese importante tema. El trabajo se realizo bajo el paradigma de la investigación cualitativa, utilizando la entrevista como técnica de recolección de la información y la codificación de datos como técnica de análisis para generar teorías a partir de los datos recogidos en el campo; el proceso utilizado se basó en la Teoría de Fundamentada. Se reporta cómo se concibe la evaluación y el tipo de instrumentos dominantes en esa actividad, además el tipo de evaluación que prefieren utilizar. La evaluación de los aprendizajes en matemáticas es de esos temas que tiene poco terreno si se le compara con las investigación que se realizan sobre el aprendizaje o la enseñanza, de allí que esté capitulo sea de interés para quienes investigar o reflexionar sobre ese tema. Los profesores William González Calderón y Óscary Ávila- Hernández, de la Universidad Autónoma de Bucaramanga (Colombia), presentan un trabajo sobre la argumentación y la demostración en Educación Secundaria. Presentan los resultados, Audy Salcedo Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 15 cualitativos y cuantitativos, de tres pruebas diagnósticas aplicadas a 61 estudiantes del grado noveno (9º) de secundaría de 2 colegios rurales. Consideran que el aula de clases, las formas de argumentación matemática y las conjeturas, potencialmente están ligadas a los escenarios epistemológicos y al currículo de la misma institución educativa. Para ellos en el arte de la argumentación y la demostración se cruzan dos desafíos: ¿cómo evaluar esta competencia matemática? y ¿de qué manera la resolución de problemas puede fortalecer dicho arte? Las respuestas a estas preguntas podrían estar en la aritmética de los números naturales, abordada y estudiada en la teoría de números. La argumentación es de esas competencias que se espera que los estudiantes logren durante su formación en educación media, en este capítulo hay algunas posibles respuestas para lograrlo. Bajo el modelo de razonamiento geométrico de los Van-Hiele, la Dra. María Aravena, de la Universidad Católica del Maule (Chile) expone una propuesta de trabajo en el tema de semejanza de figuras planas y espaciales. Luego de una revisión de los lineamientos teóricos del modelo de razonamiento de Van-Hiele, se expone la propuesta que incluye actividades diseñadas para cada nivel de razonamiento del modelo. Las actividades fueron diseñadas considerando la visualización, el razonamiento y la construcción de los objetos geométricos, como elementos claves para desarrollar habilidades geométricas. El trabajo cierra con algunas recomendaciones respecto de la actuación del profesorado y del alumnado al trabajar con las actividades en el aula. La geometría es de esas áreas de la matemática que suelen ser problemáticas para los profesores, por lo que este capítulo puede ser de mucha ayuda tanto para docentes como para formadores de docentes. El libro se cierra con el trabajo Enseñar Estadística para Alfabetizar Estadísticamente y Desarrollar el Razonamiento Estadístico la Dra. Estrella Soledad, de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, (Chile). En este trabajo articulan tres aspectos fundamentales para la educación estadística: los niveles cognitivos, las ideas fundamentales y los modelos de enseñanza de la estadística. Primero se exponen aspectos básicos de los niveles cognitivos de uso más frecuente en la Proemio 16 literatura especializada: alfabetización, razonamiento y pensamiento estadístico. Luego se tocan las ideas fundamentales de la estadística, consideradas como el centro de la enseñanza de esa área. Por último se tratan modelos de enseñanza de la estadística y la probabilidad: la guía GAISE, el ciclo investigativo PPDAC, la inferencia estadística informal ISI y el ambiente para el aprendizaje del razonamiento estadístico SRLE; y cómo se integran otros conceptos expuestos para iniciar el desarrollar del pensamiento estadístico. Un trabajo que seguro será de mucha utilidad para maestros y profesores interesados en la enseñanza de la estadística. 3. A MANERA DE CIERRE Una de las grandes tareas que enfrentan la escuela es preparar a los estudiantes de la mejor forma posible para su vida futura. Que cinco de los ocho trabajos que se aceptaron para este libro estén relacionados con el docente y su formación puede ser un indicio de la importancia del tema para la educación matemática. Cualquier transformación que se quiera hacer de la educación parte de los docentes. Son ellos los que están es el aula, por lo tanto, los que pueden poner en marcha y gestionar los cambios que se deseen introducir en la Educación Matemática. De allí la importanciade estos capítulos. Los otros tres trabajos tocan aspectos puntuales muy interesantes en las demostraciones, la enseñanza de la geometría y la enseñanza de la estadística. Todos con perspectivas actuales y con información valiosa para docentes e investigadores. Con los trabajos aquí publicados se espera aportar un grano de arena para los restos que debe enfrentar la Educación Matemática para el siglo XXI, los cuales, en el fondo, son semejantes a los planteados por Condorcet en 1792, ayudar a formar ciudadanos racionales, críticos, capaces de cumplir las leyes pero también de impulsar su reforma cuando sea necesario para el bien común. Esto solo se puede logara en democracia, no se puede ser racional, crítico y capaz de impulsar cambios para el bien común si se deben cumplir los designios de un líder eterno. La ciudadanía solo es posible en democracia y la Educación Matemática es un instrumento Audy Salcedo Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 17 fundamental para la formación de ciudadanos, ergo, para la vida democrática. No se trata de la matemática avanzada que algunos tiene oportunidad de estudiar en la universidad dependiendo de la carrera que cursen, sino de la que necesita la mayoría de los ciudadanos que paseen por los niveles previos al universitario. Aquellas matemáticas que necesitan usar en su vida cotidiana las personas de una sociedad democrática para ser ciudadanos activos, críticos y participativos, asumiendo el doble rol de sujetos independiente – autónomos y sujetos sociales, en posesión de derechos y responsable de sus deberes. Se trata de ciudadanos que puedan usar su conocimiento matemático para conocer y criticar la realidad, además de hacer propuestas de cambio para transformarla, en caso de ser necesario. Esa es la Educación Matemática que se necesita para el siglo XXI. Para finalizar, agradecemos a los autores que enviaron sus trabajos para que fueran considerados para este libro, su confianza es un honor. Asimismo, es importante reconocer la labor realizada por los evaluadores de los trabajos, la lectura de las distintas propuesta permitió seleccionar un grupo artículos que da una idea de la investigación que se realiza en la actualidad en Educación Matemática; además, sus observaciones y recomendaciones coadyuvó a elevar la calidad de cada capítulo. A todos muchas gracias. No queda más que invitar a todos los lectores a revisar con detalle cada uno de los capítulos que constituyen este libro. Creemos que todos serán de ayuda para docentes e investigadores en Educación Matemática, el tiempo dirá si se logró el objetivo. REFERENCIAS Condorcet (1792): L'organisation générale de l'instruction publique (20 et 21 avril 1792). http://www2.assemblee-nationale.fr/decouvrir-l- assemblee/histoire/grands-moments-d-eloquence/condorcet-20- et-21-avril-1792 http://www2.assemblee-nationale.fr/decouvrir-l-assemblee/histoire/grands-moments-d-eloquence/condorcet-20-et-21-avril-1792 http://www2.assemblee-nationale.fr/decouvrir-l-assemblee/histoire/grands-moments-d-eloquence/condorcet-20-et-21-avril-1792 http://www2.assemblee-nationale.fr/decouvrir-l-assemblee/histoire/grands-moments-d-eloquence/condorcet-20-et-21-avril-1792 Proemio 18 Laboratorio Latinoamericano para la Evaluación de la Calidad de la Educación (LLECE). Base de datos Tercer Estudio Regional Comparativo y Explicativo (TERCE). 2013. http://www.unesco.org/new/es/santiago/terce/databases/. UNESCO (2005) Aspects of literacy assessment. Temas derivados de la reunión de expertos de la UNESCO realizada del 10 al 12 de junio de 2003 en París. París: UNESCO. http://unesdoc.unesco.org/images/0014/001401/140125eo.pdf Valero, P. (2004). Socio-Political Perspectives on Mathematics Education. En P. Valero y R. Zevenbergen (Eds.), Researching the Socio-political Dimensions of Mathematics Education: Issues of Power in Theory and Methodology. Boston: Kluwer Academic Publishers, 5-24. AUDY SALCEDO Universidad Central de Venezuela, Venezuela audy.salcedo@ucv.ve http://www.unesco.org/new/es/santiago/terce/databases/ http://unesdoc.unesco.org/images/0014/001401/140125eo.pdf mailto:audy.salcedo@ucv.ve Vásquez O., C. (2017). Aprendizaje de la probabilidad en Educación Infantil y Primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado. En: Salcedo, A. (Comp.). Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI, (pp. 19 – 43). Caracas: Centro de Investigaciones Educativas, Escuela de Educación. Universidad Central de Venezuela. APRENDIZAJE DE LA PROBABILIDAD EN EDUCACIÓN INFANTIL Y PRIMARIA. ASPECTOS A CONSIDERAR EN LA FORMACIÓN DEL PROFESORADO CLAUDIA VÁSQUEZ ORTIZ RESUMEN: Producto de la reciente incorporación del estudio de la probabilidad en los currículos de Educación Infantil y Primaria de diversos países (e.g. Estados Unidos, España, Chile, etc.), surge la necesidad de contar con una didáctica especializada hacia la enseñanza y aprendizaje de la probabilidad en dichos niveles. Como un primer acercamiento a esta didáctica, en este estudio se presenta una síntesis de las principales investigaciones vinculadas al aprendizaje de la probabilidad en Educación Infantil y Primaria, con el propósito de entregar orientaciones a ser consideradas en la formación del profesorado y de este modo contribuir al desarrollo de una enseñanza idónea de la probabilidad en el aula. Palabras Clave: Probabilidad; aprendizaje; educación infantil; educación primaria; formación del profesorado. 1. INTRODUCCIÓN as investigaciones en relación con el aprendizaje de la probabilidad y más específicamente al desarrollo de la cognición probabilística es muy amplia, por lo que este estudio se centra en algunos de los trabajos más representativos y clásicos, que han tratado de caracterizar el razonamiento probabilístico en los niños, como los de Piaget e Inhelder (1951) y Fischbein (1975), considerando además otros más recientes, que al igual que los primeros, aportan información de interés para estudiar el conocimiento matemático y didáctico que deben poseer los profesores de Educación Infantil y Primaria para una enseñanza idónea de la probabilidad. Dado que el profesor al momento de planificar la enseñanza de la probabilidad, debe tener claridad sobre: L Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 20 ¿cómo se desarrolla el razonamiento probabilístico en los niños?, ¿cómo aprenden probabilidad los niños?, ¿cuáles son los errores y dificultades a los que sus alumnos pueden verse enfrentados?, ¿qué tipos de actividades puede desarrollar en relación a determinado tipo de concepto y según la edad de sus alumnos? En la búsqueda de una primera aproximación de respuestas a las preguntas anteriores, en este estudio se ha realizado una recopilación y síntesis de las principales investigaciones sobre la enseñanza y el aprendizaje de la probabilidad en alumnos de Educación Infantil y Primaria. El contar con este tipo de información es de gran importancia para una enseñanza idónea de la probabilidad, sobre todo si consideramos que el estudio de la probabilidad involucra el trabajo con ideas abstractas, por ejemplo, la noción de aleatorio, que no siempre se encuentran conectadas a la experiencia directa de los niños, como ocurre con otros conceptos matemáticos que si pueden ser abordados de forma concreta. Se finaliza con algunas orientaciones, que surgen a partir de las investigaciones expuestas, a considerar en la formación del profesorado tanto de Educación Infantil como de Primaria. 2. APRENDIZAJE DE LA PROBABILIDAD EN EDUCACIÓN INFANTIL Y PRIMARIA Dentro de los estudios más significativos y clásicos en relación con el desarrollo del razonamiento probabilístico en los niños, están los de Piagete Inhelder (1951) y Fischbein (1975), quienes entienden el aprendizaje como un proceso lento y gradual mediante el cual los alumnos deben enfrentarse a nuevas ideas o situaciones problemas, que produzcan un conflicto cognitivo o desequilibrio al chocar con las ya existentes, que deben tratar de superar, resolver y comprender utilizando sus conocimientos previos, los que se acomodan y expanden producto de la asimilación, siendo considerados fundamentales para el aprendizaje. Es así como plantean que el desarrollo cognitivo del niño puede ser clasificado en varias etapas, según el nivel de desarrollo intelectual que presenta en relación con la comprensión formal de los conceptos matemáticos: sensorio motor (0-2 años), pre operacional (2-7 años), operaciones concretas (7-11 Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 21 años) y operaciones formales (11-15 años). El orden de estas etapas es fijo, sin embargo la edad en que pueden ser alcanzadas puede variar de un niño a otro dependiendo de los contenidos. No obstante, el paso de una etapa a otra presenta siempre el mismo patrón el cual es producto de los procesos de asimilación y acomodación (Piaget, 1975). Las características y planteamientos de las etapas anteriores se han podido constatar en base a distintos experimentos que Piaget e Inhelder (1951) plantean a niños en entrevistas clínicas con el propósito de estudiar sus razonamientos sobre variados conceptos relacionados con el razonamiento probabilístico, tales como: azar, comparación de probabilidades, razonamiento combinatorio, etc. es que los autores consideran que la idea de azar no se encuentra presente de forma innata en el niño, pues ésta es vista como complementaria a la relación causa-efecto, y al igual que la de probabilidad, no pueden ser totalmente comprendidas hasta la etapa de las operaciones formales (11- 15 años) en que se desarrolla el razonamiento combinatorio. Según Piaget e Inhelder (ob. cit.) para que un niño pueda comprender el azar, es necesaria una comprensión de operaciones irreversibles, en que el azar es considerado complementario a la composición lógica de operaciones reversibles, requiriendo, además, de un razonamiento combinatorio que permita identificar las distintas combinaciones que pueden darse en un fenómeno aleatorio. En consecuencia, un niño no sería capaz de diferenciar entre situaciones aleatorias y deterministas. Un experimento piagetano clásico, en el cual se puede observar la necesidad de esquemas combinatorios y de la apreciación del carácter irreversible de una mezcla, es el experimento de la bandeja. Este consiste en mostrar a los niños una bandeja con dos compartimentos; en uno de los cuales hay 8 bolas blancas y en el otro 8 bolas negras. La bandeja se hace bascular hasta que las bolas se mezclan de manera progresiva. Al preguntar a los niños cuestiones del tipo ¿qué sucederá con las bolas blancas y negras si repetimos muchas veces el movimiento de la bandeja? Se pudo observar que los niños que se encuentran en la etapa pre operacional (2-7 años) afirman que luego de repetir muchas veces el movimiento de la bandeja las bolas volverán a su lugar original, o bien que las bolas Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 22 negras quedarán en el lugar de las blancas y viceversa. Este tipo de respuesta es interpretado por Piaget e Inhelder como que el niño antes de los 7 años no es capaz de comprender la naturaleza irreversible de la mezcla aleatoria dado que su pensamiento aún es demasiado determinista, lo que les impediría comprender que al mover la bandeja repetidamente las bolas se mezclan en forma aleatoria. Esto a su vez se complementa con el hecho de que el niño a esta edad aún no comprenden del todo la relación causa-efecto, lo que les dificultaría entender por qué el movimiento de la bandeja lleva a que las bolas se mezclen. Por otro lado, dado que carecen de un razonamiento combinatorio completo (pues pueden realizar, de manera empírica, sólo algunas combinaciones, permutaciones y variaciones) durante la etapa pre operacional (2-7 años), tampoco son capaces de imaginar cómo se pueden dar las distintas permutaciones en este caso entre las bolas blancas y las bolas negras. Es producto de las razones antes expuestas que Piaget e Inhelder consideran que los niños durante esta etapa no cuentan con los mecanismos necesarios para alcanzar una apreciación del azar. Es a partir de la etapa de las operaciones concretas (7-11 años) que el niño adquiere esquemas operacionales espacio-temporales comenzando a desarrollar un razonamiento lógico-matemático, que aunque se encontraría ligado al nivel concreto, le permitiría comprender en cierta medida algunos aspectos ligados al azar, como por ejemplo la capacidad de distinguir entre el azar y lo deducible, en el caso del experimento de la bandeja, podría comprender que determinar la posición final de las bolas, luego de repetir muchas veces el movimiento de la bandeja, es impredecible. Sin embargo, aún no cuenta con un razonamiento combinatorio, que le permita imaginar todas las posibilidades de permutar las bolas. De acuerdo a lo expuesto por Piaget e Inhelder este tipo de razonamiento combinatorio se desarrolla en la etapa de las operaciones formales (11-15 años), pues durante esta etapa “el niño adquiere la capacidad de usar procedimientos sistemáticos para realizar inventarios de todas las permutaciones posibles, variaciones y combinaciones de un conjunto dado de elementos” (Godino, Batanero y Cañizares, 1987, p. 45). Esto le permitiría comprender la idea de azar, conduciéndole Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 23 de este modo a lograr una comprensión adecuada del concepto probabilidad. Sin embargo, Fischbein (ob. cit.) rechaza la opinión de Piaget e Inhelder pues discrepa en varios de aspectos. Sobre todo en lo que se refiere a la intuición primaria (que surge a partir de la experiencia del sujeto) del azar, es decir, la capacidad de distinguir entre un fenómeno aleatorio y uno determinista, la cual para él se encuentra presente antes de los 7 años y sin instrucción previa sobre el tema. Para afirmar esto se fundamenta en el hecho de que al observar la conducta de los niños al practicar juegos de azar sencillos, éstos son capaces de emitir juicios probabilísticos estimando de forma intuitiva las posibilidades a favor de algún suceso, llegando a elegir la opción con mayores probabilidades de ganar. Un ejemplo sencillo que se presenta en Godino et al., (ob. cit.) mediante el cual se puede observar la intuición primaria del azar descrita por Fischbein, consiste en presentar a los alumnos experimentos en lo que, por ejemplo, debe elegir entre dos cajas con diferente contenido, y elegir aquella que ofrezca más posibilidades de obtener una bola de un determinado color. Incluso en algunas investigaciones (Yost, Siegel y Andrews, 1962; Davies, 1965; Goldberg, 1966; Falk, Falk y Levin, 1980) ha quedado en evidencia que el porcentaje de respuestas correctas a experimentos como el anterior, y contrariamente a lo que se pude pensar, el niño de educación infantil razona correctamente y de mejor manera que aquellos que han alcanzado la etapa de las operaciones formales (11-15 años). No obstante, si bien Fischbein señala que las intuiciones primarias sobre el azar se encuentran presentes en los niños antes de los 7 años, es después de esta edad cuando los niños alcanzan, poco a poco, una estructura conceptual distinta y organizada, producto de la enseñanza recibida sobre el tema, la cual desempeña un rol fundamental para el desarrollo completo del razonamiento probabilístico (intuición secundaria). Elefecto de la enseñanza en el desarrollo de los juicios probabilísticos intuitivos fue ampliamente estudiado por Fischbein demostrando que por medio de la instrucción se pueden alcanzar esquemas en la etapa de las operaciones concretas que de acuerdo a lo planteado por Piaget e Inhelder (ob. cit.) solo podían ser alcanzados en la etapa de las operaciones formales. Es bajo este enfoque que Fischbein, Pampu Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 24 y Minzat (1970) elaboran una serie de lecciones experimentales dirigidas a trabajar los siguientes conceptos con niños de 12 a 14 años: suceso, espacio muestral, suceso elemental y compuesto, probabilidad como medida del azar, frecuencia relativa y análisis combinatorio. La investigación consistió en comparar el razonamiento probabilístico del grupo al cual se aplicaron las lecciones con un grupo control que no recibió instrucción en el tema. Los resultados muestran un efecto positivo del proceso de instrucción, pues se exhibe una mejora del razonamiento probabilístico del grupo con instrucción. Además, se concluyó que con apoyo de instrucción elemental es conveniente enseñar probabilidad a partir de los 10 años, incluso en ausencia de la proporcionalidad. Sin embargo, si se desea enseñar comparación de probabilidades, es necesario que los alumnos tengan un dominio de la comparación de fracciones, por lo que será necesario presentar tareas de comparación de probabilidades que se organicen de acuerdo a los estadios que Noelting (1980) atribuye a cada etapa del desarrollo de la noción de fracción y proporcionalidad (incompleta, cualitativa, aditiva, pre-proporcional y proporcional). Años más tarde Fischbein y Gazit (1984) deciden profundizar en el efecto que tiene la instrucción en las intuiciones y concepciones probabilísticas de un grupo de niños entre 10 y 13 años. Para esto se diseñaron 12 lecciones que presentaban situaciones de incertidumbre en diversos contextos vinculadas al concepto de suceso seguro, posible e imposible; sucesos en un experimento aleatorio; posibilidades; probabilidad y frecuencia relativa y la relación entre ellos, en las cuales los alumnos debían experimentar para calcular probabilidades. Una vez implementadas estas lecciones se aplicaron dos cuestionarios, el primero buscaba medir la eficacia de las lecciones, es decir, si los alumnos a los cuales se aplicó el programa especial de instrucción aprendieron los conceptos y si son o no capaces de aplicarlos. Mientras que el segundo cuestionario se aplicó a todos los alumnos, tanto a los del grupo experimental como a los del grupo control, pues con éste se buscaba medir el efecto indirecto que tiene cualquier programa de enseñanza sobre los errores intuitivos de los niños en relación a la probabilidad. En base a los Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 25 resultados obtenidos de la aplicación de ambos cuestionarios, se pudo observar que para los alumnos de 10 a 11 años la mayoría de las nociones fueron de gran dificultad pues no lograron dar ejemplo ni si quiera de nociones básicas como lo son las de suceso seguro, posible e imposible. Sin embargo, el grupo de alumnos de 11 a 12 años si fueron capaces de comprender y aplicar correctamente los conceptos involucrados, al igual que los alumnos de 12 a 13 años quienes comprendieron y aplicaron sin ninguna dificultad los distintos conceptos vinculados a la probabilidad. Por lo que Fischbein y Gazit concluyen que desde los 11 años en adelante un programa de instrucción sistemático tendría un efecto positivo en la mejora de los juicios e intuiciones probabilísticas de los alumnos. Para Fischbein el contar con un adecuado programa de instrucción es fundamental en el desarrollo del razonamiento probabilístico, planteando que sin una instrucción sistemática muchos adultos nunca alcanzarían un nivel formal de comprensión y estimación de probabilidades. Estos resultados respaldan completamente algunos planteamientos anteriores de Fischbein, en los que manifiesta que: “En el mundo contemporáneo, la educación científica no puede ser reducida, de forma rentable, a una interpretación unívocamente determinista de los sucesos. Una cultura científica eficaz exige una educación del pensamiento estadístico y probabilístico… Para ello, es necesario educar, desde la primera infancia, la compleja base intuitiva relevante para el pensamiento probabilístico; de esta manera se puede conseguir un balance genuino y constructivo entre lo posible y lo determinado, en el funcionamiento de la inteligencia” (Fischbein, 1975, p. 131). Así por medio de este estudio Fischbein y Gazit (Ob. cit.) además de analizar el efecto de la enseñanza en los juicios probabilísticos, pudieron examinar algunos errores en relación a la asignación de probabilidades y al lenguaje probabilístico. Tales errores se manifiestan mayoritariamente en niños de 9 a 14 años, para quienes la noción de seguro presenta mayores dificultades que la de probable, dado que asocian esta noción con un resultado único y Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 26 posible con variados resultados; caracterizando, además, raro con imposible, e imposible con incierto, esto se debería a que se basan en sus experiencias subjetivas o creencias. Los resultados de Piaget e Inhelder (1951) no tan solo fueron complementados por Fischbein en sus investigaciones, sino que han sido numerosos los estudios que buscan caracterizar el desarrollo del razonamiento probabilístico en los niños, a continuación se describen brevemente aquellos que consideramos más relevantes para nuestro estudio. Yost, Siegel y Andrews (1962) realizan modificaciones al método experimental de Piaget, pues este no consideraba ciertos aspectos tales como las dificultades para expresarse verbalmente de niños pequeños, ni su capacidad de memorización para recordar la composición de los conjuntos, además de que la muestra de estudio es considerada muy pequeña y no se realizó un análisis estadístico apropiado de ella. Por lo que plantean analizar la presencia del razonamiento probabilístico en niños de educación infantil por medio de un experimento que consideró las limitaciones anteriores. Para ello, usaron dos cajas de plástico transparente (así los niños podían ver que había en su interior y no tenían que memorizar como se distribuía el contenido de las cajas) que contenían en su interior fichas de dos colores diferentes y en diferentes proporciones. El experimento consistía en pedir a 10 niños y 10 niñas de edades alrededor de los 5 años que señalaran en cuál de las dos cajas existía mayor posibilidad de extraer una bola de un determinado color. De esta manera se pudo concluir, contrariamente a lo expuesto por Piaget e Inhelder, que los niños desde los 4 años aún cuando no cuentan todavía con un concepto completo de probabilidad, si poseen las capacidades para realizar estimaciones intuitivas de posibilidades. Por su parte Davies (1965) amplia los estudios de Yost, et al. (ob. cit.), a 112 niños cuyas edades fluctúan entre los 3 y 9 años, realizando con ellos un experimento que consistía en dar una recompensa a aquellos niños que en variadas situaciones escogían una bola de un determinado color. En base a este experimento pudo observar que en experimentos sencillos los niños manifiestan la existencia de una intuición probabilística, permitiéndoles incluso estimar posibilidades de ciertos sucesos, en base ya fuera a la Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 27 información percibida de forma directa o en base a su percepción. Por otro lado,corroboró que el concepto de probabilidad es adquirido de manera progresiva puesto que el porcentaje de respuestas correctas a las distintas situaciones incrementaba a medida que aumentaba la edad de los niños. Goldberg (1966) reproduce la investigación de Yost, et al. (ob. cit.), evidenciado que los niños pequeños de educación infantil no basan sus elecciones en las proporciones, sino en la comparación de los valores absolutos. Asimismo, pudo constatar que en aquellas situaciones cercanas a la equiprobabilidad presentan una mayor dificultad para los niños de educación infantil, puesto que el número de respuestas incorrectas aumenta en este tipo de situaciones. Hoemann y Ross (1975) sostienen la hipótesis de que los niños de educación infantil ante situaciones en las cuales deben emitir un juicio probabilístico, no basan sus respuestas en las probabilidades sino en la comparación de magnitudes absolutas. Por lo que deciden someter a un grupo de niños entre los 4 a 10 años de edad, a cuatro experimentos probabilísticos que permitan distinguir si los niños están dando sus respuestas en base a juicios probabilísticos o a partir de comparaciones perceptuales. Uno de los experimentos consistió en presentar a los niños dos ruletas de distinto tamaño, coloreadas con dos colores que se distribuyen en distintas proporciones. Luego dividen la muestra de niños en dos grupos, en el primero de ellos se estudia si utilizan una estimación probabilísticas para responder a la pregunta: si tuvieras que elegir una ruleta ¿en cuál de ellas hay una mayor probabilidad de que salga un determinado color?, mientras que al segundo grupo se plantea la pregunta ¿Cuál de las dos ruletas tiene mayor cantidad de un determinado color? Con estas preguntas se busca observar si los niños utilizan una estimación de magnitudes para fundamentar sus respuestas. Finalmente, al comparar las respuestas otorgadas por ambos grupos, los autores concluyen que no existe diferencia entre ellos, siendo la estimación de magnitudes suficiente para dar respuesta a las preguntas planteadas, sin necesidad de utilizar la comparación de proporciones ni la estimación de probabilidades para resolver las situaciones planteadas. El segundo experimento consistió en presentar a los Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 28 niños, una sola ruleta y preguntar sobre ¿en qué color consideraban se detendría la aguja? (comparación probabilística), además de ¿de qué color hay más? (comparación de magnitudes). A partir de las respuestas obtenidas, se pudo observar que para la pregunta de comparación probabilística el número de errores cometidos por los niños era mayor que en la pregunta de comparación de magnitudes. En consecuencia, los autores afirman que los juicios probabilísticos de los niños, entre los 4 y 8 años de edad, en los experimentos con ruletas son muy pobres. Los otros dos experimentos consistían en enfrentar a los niños a situaciones similares a las planteadas con las ruletas pero ahora con urnas con bolitas de colores. Los resultados obtenidos fueron similares a los anteriores, con la diferencia de que este tipo de experimento sí les permitió distinguir entre un razonamiento de tipo proporcional y uno de tipo probabilístico. Además, se pudo observar que la proporción de errores cometidos cuando se presentaba la situación con dos urnas era menor que cuando se trabajaba con una sola urna; según Hoemann y Ross (ob. cit.), esto se debe a que dado que se utilizan dos conjuntos el niño se limita solo a elegir de cuál de ellos prefiere realizar la extracción, mientras que cuando se debe focalizar en un solo conjunto, se centra en lo que se debe predecir. Falk, Falk y Levin (1980) plantean a un grupo de niños entre 4 y 11 años 9 problemas sobre comparación de probabilidades que involucran el uso de urnas, ruletas y peonzas. Estos problemas se encuentran clasificados de acuerdo al contexto y al tipo de fracción involucradas en la comparación con respecto a si la proporción es mayor, menor o igual a ½. De este modo los problemas se clasificaron según si: a) el número de casos favorables es menor, mayor o igual en el conjunto de mayor probabilidad; b) el número de casos favorables es menor mayor o igual en el conjunto de menor probabilidad; c) los dos conjuntos son equiprobables y el número de casos favorables es menor, mayor o igual en el primer conjunto presentado. Los resultados observados muestran que desde los 6 años los niños presentan un razonamiento probabilístico, sin importar el contexto con el cual estuvieran realizando el experimento. Uno de los errores más frecuentes fue el inclinarse por Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 29 elegir aquel conjunto con mayor número de casos favorables. Así a partir de lo anterior, los autores concluyen que el concepto de probabilidad se encontraría conformado por los subconceptos de azar y proporción. Sin embargo, para lograr una comprensión adecuada de la probabilidad, no basta con saber calcular proporciones, sino que además hay que poseer una comprensión acabada de la imposibilidad de controlar o predecir los resultados. Kahneman, Slovic y Tversky (1982) estudian desde el campo de la psicología la existencia de errores sistemáticos y conductas estereotipadas que se manifiestan al momento de tomar decisiones de tipo probabilístico. Los autores han identificado heurísticas y sesgos presentes en el razonamiento probabilístico, producto de factores que afectarían negativamente la forma de razonar en probabilidad, sus investigaciones se orientan a identificar dichas formas así como los factores que en ellas influyen. Puesto que la presencia de estas heurísticas y sesgos en algunos casos se muestra resistente a la enseñanza, imposibilitando de este modo la asimilación de los conceptos formales. Dentro de los tipos de errores más característicos se encuentran: 1) La heurística de la representatividad (Tversky y Kahneman, 1982) que consiste en que los sujetos para asignar probabilidades a un suceso se basan en la semejanza de éste con respecto a la población de la cual se extrae; y 2) La heurística de la disponibilidad (Tversky y Kahneman, 1974), se refiere a la tendencia de realizar predicciones sobre la probabilidad de un suceso, basándose para ello en la mayor o menor facilidad con la que se pueden construir o recordar ejemplos de ese suceso. Green (1983) a diferencia de otros autores que se basan en experimento o entrevistas clínicas, construye un cuestionario especial de conceptos probabilísticos, con una amplia validez de contenido, que aplica a una muestra de 2930 niños elegidos en forma representativa y aplicando la técnica del escalograma de Guttman que se caracteriza por medir la intensidad de la actitud a través de un conjunto de ítems. Para así, analizar los conceptos o intuiciones aleatorias que se encuentran presentes en la mente de niños desde los 11 a 16 años de edad. Dicho cuestionario consta de 26 ítems, que abordan diversos aspectos para establecer niveles de razonamiento Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 30 probabilístico y la edad promedio en que éstos son alcanzados, los cuales se clasifican en tres categorías: la capacidad de comprensión del niño del lenguaje de probabilidad y su aplicación a situaciones de incertidumbre, la capacidad de razonamiento combinatorio y probabilístico, así como las intuiciones de los alumnos sobre aleatoriedad. De esta forma, por medio de los ítems que conforman las distintas categorías, el autor logra situar a los niños en distintos niveles de razonamiento probabilístico, los cuales guardan cierta similitudcon las etapas del desarrollo de la idea de azar propuestas por Piaget e Inhelder (1951). Dentro de los principales resultados de la investigación de Green (ob. cit.) podemos mencionar que: (1) el nivel de desarrollo del razonamiento probabilístico es inferior en las niñas; (2) los ítems que involucran realizar permutaciones de 4 o 5 objetos no lograron ser respondidos correctamente, por lo que la combinatoria es considerada uno de los conceptos vinculados a la probabilidad que mayor dificultad presenta para estos alumnos, además de la aplicación del principio multiplicativo y de los diagramas de árbol; (3) unos de los conceptos que se evidencia como fundamental para una adecuada comprensión de la probabilidad es el de razón; (4) existe un bajo dominio y comprensión del lenguaje vinculado a la probabilidad por parte de los alumnos. De esta manera a la luz de los resultados obtenidos de la aplicación del cuestionario, es que el autor concluye que gran parte de los alumnos no alcanza el nivel de las operaciones formales en relación al concepto de razón, aún cuando han superado la edad esperada para alcanzar dicho nivel de acuerdo con las etapas piagetanas. Lo que conduce a Green a pensar que los alumnos finalizan su formación escolar estando en la etapa de las operaciones concretas para dicho concepto, lo que incide directamente en la adecuada comprensión de la probabilidad desde un punto de vista clásico. Bajo esta perspectiva es que Green (ob. cit.) propone desarrollar un programa de actividades de clase prácticas y vinculadas a la experimentación, que permitan eliminar los errores de pensamiento probabilístico y construir de manera progresiva, y acorde a cada edad, experiencias que conduzcan a desarrollar un razonamiento probabilístico desde las primeras edades. Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 31 Konold, Pollatsek, Well, Lohmeier y Lipson (1993) estudian cómo entienden el concepto de probabilidad un grupo de estudiantes de primaria. Para ello, les presentan un problema vinculado al lanzamiento de una moneda honesta que es lanzada 5 veces, preguntándoles ¿qué resultado es el más y menos probable? de las siguientes secuencias: a) cccss, b) sccsc, c) scsss, d) cscsc y e) las cuatros secuencias son igualmente probables. En base a las respuestas se observó que gran parte de los estudiantes respondió correctamente la pregunta sobre el resultado más probable. Mientras que sólo un 38% respondió correctamente la pregunta sobre el resultado menos probable, justificando sus respuestas en base a la heurística de la representatividad (Tversky y Kahneman, 1982). Los resultados se atribuyen a que los estudiantes presentan un razonamiento probabilístico basado en los resultados. Truran (1994) analiza la utilización de la comprensión probabilística por parte de un grupo de 32 estudiantes de 8 a 15 años, cuando se ven enfrentados a situaciones en las que deben elegir entre dos opciones, aquella urna que contiene una mayor proporción de bolas de un determinado color. Por medio de los resultados amplia notablemente la gamma de estrategias, que hasta ese momento habían sido descritas en investigaciones anteriores, incluyendo, entre otras, los siguientes tipos: no da razón para la elección, simple descripción del contenido de las urnas sin hacer una elección, respuesta correcta pero sin justificación (intuición), utilizar estrategias diferentes para cada caja, inclinación hacia el número menor, comparación de probabilidades entre las dos urnas, por mencionar algunas. Además, en su investigación evidencia que los niños de estas edades son capaces de utilizar adecuadamente el lenguaje probabilístico, así como de otorgar buenos argumentos para sucesos seguros e imposibles. Watson, Collis y Moritz (1997) analizaron las interpretaciones que los alumnos dan a los diagramas de barras para determinar si un dado es honesto o no, encontrándose con que gran parte de los alumnos argumentaban que debían experimentar con el lanzamiento del dado para determinar si éste es o no sesgado. Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 32 Fischbein y Schnarch (1996) estudian la evolución de las heurísticas y sesgos probabilísticos con la edad (Kahneman et al., 1982), con el objeto de dilucidar si éstas se forman durante la infancia o producto de una pobre instrucción en probabilidad. Para ello, administraron un cuestionario conformado por 7 problemas que se enfocaban en los errores probabilísticos de: representatividad, los efectos de recencia positiva y negativa (falacia del jugador), sucesos simples y compuestos, la falacia de la conjunción, la influencia del tamaño de la muestra, disponibilidad y la falacia del eje temporal. Al analizar las respuestas de los estudiantes cuyas edades fluctuaban entre los 10 y 16 años se concluye que para los errores analizados, se dan tres tipos de evolución a medida que la edad aumenta: los que permanecen estables (sucesos simples y compuestos), los que disminuyen (la heurística de la representatividad y el efecto de recencia negativa y falacia de la conjunción) y los que se incrementan (influencia del tamaño de la muestra, disponibilidad y falacia del eje temporal). Según los autores estos resultados se deben a que existen esquemas intelectuales (principios generales) que con la edad se hacen más claros e influyentes en sus decisiones. Serrano (1996) entrevista a 10 alumnos de 16 años y les plantea problemas de probabilidad desde el punto de vista del enfoque frecuencial. Los resultados muestran que los alumnos de esta edad tienen un razonamiento combinatorio correcto a partir de la secuencia de resultados que se les presentó, además de comprender el carácter imprevisible de los fenómenos aleatorios y de la regularidad de las frecuencias de los posibles resultados. Pese a lo anterior estos alumnos muestran heurísticas incorrectas para la asignación de probabilidades, como la representatividad, además de ideas incorrectas que los llevan a generalizar la regla de Laplace a contextos en los que no es pertinente, es decir, presentan el sesgo de la equiprobabilidad (Lecoutre y Durand, 1988; Lecoutre, 1992), además del sesgo de insensibilidad al tamaño de la muestra. Así a partir de estos resultados Serrano (ob. cit.) diseña un cuestionario conformado por 10 ítems que permiten evaluar el reconocimiento y generación de secuencias aleatorias y la interpretación frecuencial de la probabilidad. Este cuestionario es aplicado a estudiantes de 13 y Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 33 17 años, observándose que en relación al reconocimiento y generación de secuencias aleatorias, los estudiantes esperan que éstas presenten alternancias entre las distintas posibilidades y en ausencia de patrones establecidos, además de que esperan que la frecuencia relativa converja a la probabilidad teórica. Por último, en lo que se refiere a la interpretación frecuencial de la probabilidad, estos estudiantes presentaron dificultades para interpretar la probabilidad desde este enfoque. Cañizares (1997) estudia la influencia del razonamiento proporcional y combinatorio, y de las creencias subjetivas en las intuiciones probabilísticas primarias. Para ello, realiza un análisis entre las investigaciones realizadas por Piaget e Inhelder (1951) y Green (1983) desde una perspectiva clásica de la probabilidad versus las de Fischbein (1975) realizadas desde una perspectiva intuitiva de la probabilidad, puesto que para la autora ambas perspectivas o significados son complementarios para el adecuado desarrollo en los niños de la probabilidad y de los conceptos vinculados a ésta. Además, realiza un análisis estructuralde los instrumentos de evaluación del razonamiento probabilístico intuitivo de los niños utilizados en las investigaciones de Green (ob. cit.) y de Fischbein y Gazit (1984) dilucidando que en el cuestionario de Fischbein y Gazit (ob. cit.) se otorga gran importancia a la aproximación intuitiva de la probabilidad basada en las creencias y factores culturales, incluyendo además contextos cotidianos como vinculados a las loterías. Tales aspectos y contextos no se encuentran presentes en el cuestionario de Green (ob. cit.) pues este se centró mayoritariamente en abordar una amplia gamma de conceptos vinculados a la probabilidad, mientras que Fischbein y Gazit (ob. cit.) se abocaron solo a aspectos vinculados a la comparación de probabilidades. Luego de este análisis realiza una comparación experimental de los dos cuestionarios por medio del estudio de la correlación existente entre ambos instrumentos. Para ello, aplicó el cuestionario de Green (ob. cit.) a una muestra de 251 estudiantes de 11 a 14 años, y el cuestionario de Fischbein y Gazit (ob. cit.) a una muestra ampliada a 320 niños entre los 10 y 14 años. En general, los resultados de ambas aplicaciones fueron mejores que los obtenidos por Green (ob. cit.) y Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 34 Fischbein y Gazit (ob. cit.), pues, ambas muestras de niños mostraron nociones intuitivas correctas en relación al carácter impredecible de experimentos aleatorios, comparación de probabilidades sencillas, probabilidades geométricas y condicional. Asimismo, se pudo observar que estos alumnos utilizan un mayor número de estrategias para la resolución de problemas avanzados que se fundamentan en un razonamiento de tipo proporcional, por otro lado muestran una mejor comprensión y utilización del lenguaje probabilístico a excepción de los términos improbable e imposible ante los cuales manifiestan cierta dificultad. Sin embargo, y pese a lo anterior, este grupo presentó grandes dificultades en varios aspectos, tales como: (1) el cálculo de probabilidades en experimentos compuestos; (2) interpretación de diagramas de árbol; (3) independencia vinculada a los juegos de lotería; (4) comprensión de sucesos imposibles; (5) resolución de problemas que involucran permutaciones; (6) razonamiento combinatorio y proporcional escaso. También, se pudo observar la presencia de los sesgos clásicos de equiprobabilidad, representatividad, recencia positiva y negativa, además de concepciones erróneas en relación a la aleatoriedad semejantes a las reportadas por Serrano (1996). En consecuencia, a partir de los resultados obtenidos de ambas aplicaciones, Cañizares (1997) concluye que si bien las intuiciones probabilísticas mejoran con la edad, algunos sesgos como la heurística de la representatividad o la incapacidad para reconocer independencia en contexto de juegos de loterías no mejora, e incluso empeoran levemente con la edad. En relación con la comparación experimental de los dos cuestionarios el análisis factorial mostró la existencia de factores independientes en ambos cuestionarios, además de una falta de correlación entre ellos. Es por esta razón que Cañizares (ob. cit.) decide confeccionar un nuevo instrumento compuesto por 16 ítems, de los cuales 7 fueron tomados del cuestionario de Fischbein y Gazit (ob. cit.), 7 del cuestionario de Green (ob. cit.) y dos de elaboración propia. Este nuevo cuestionario, enfocado en la comparación de probabilidades simples y el uso de factores subjetivos en la asignación de probabilidades como componentes específicos del razonamiento probabilístico de los niños, fue aplicado a una nueva muestra de 143 Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 35 niños de 10 a 14 años, de los cuales se eligieron a 8 alumnos a quienes se aplicó una entrevista en profundidad. Dentro de las conclusiones que se obtuvieron con la aplicación de este tercer cuestionario destacamos las siguientes: (1) se evidencia una adecuada comprensión de las nociones de suceso seguro, aunque en algunos casos es confundido con la noción de suceso posible; (2) se observó un escaso razonamiento combinatorio, además de una fuerte presencia del sesgo de equiprobabilidad (Lecoutre, 1992) y del enfoque en el resultado (Konold, 1991) los cuales aumentarían ligeramente con la edad; (3) el nivel de razonamiento proporcional involucrado en la resolución de problemas de comparación de probabilidades fue escaso en relación a los niveles propuestos por Noelting (1980); (4) a partir de las entrevistas se pudo observar casi nula relación entre la existencia de supersticiones y el nivel de razonamiento proporcional. Pratt (1998, 2000, 2005) analiza los significados que conceden a los fenómenos aleatorios niños de 10 y 11 años antes y después de un proceso de instrucción asistido por software. Para ello, entrevistó a los niños preguntándoles ¿qué significado dan al término aleatorio?, los resultados muestran que para este grupo un fenómeno aleatorio es entendido como algo impredecible, irregular, incontrolable y equitativo. Luego de la entrevista se solicitó a los niños trabajar con un software que permite realizar simulaciones con dados, monedas y ruletas y de este modo establecer conjeturas sobre los resultados y sus relaciones con determinados conceptos probabilísticos. Una vez finalizado el experimento se observa que el software tuvo un efecto positivo en los niños, pues éstos comprenden de mejor manera qué es un fenómeno aleatorio, además de aprender algunos conocimientos sobre probabilidad frecuencial, el efecto del número de ensayos sobre las frecuencias relativas, así como distribuciones iniciales sobre probabilidades. Jones, Thornton Langrall, y Mogill (1996) analizaron la habilidad para identificar el espacio muestral de situaciones aleatorias en niños de 8 y 9 años, observando que alrededor del 40% de éstos no consideraba que todos los resultados del espacio muestral se pueden dar realmente en un experimento aleatorio simple. Según los autores Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 36 esto se debería a que el concepto de espacio muestral es concebido desde un punto de vista determinista. Mientras que otro porcentaje importante de la muestra presentó problemas para determinar los elementos del espacio muestral, lo que de acuerdo con Batanero, Navarro-Pelayo y Godino (1997) puede deberse a una falta de razonamiento combinatorio, o bien a que es un concepto poco tratado dentro del currículo (English, 2005). Amir y Williams (1999) estudian la influencia de los factores culturales, creencias religiosas o actitudes fatalistas en las heurísticas, sesgos y intuiciones probabilísticas, entrevistando para ello a 38 estudiantes de 11 y 12 años pertenecientes a distintas razas y diferentes contextos culturales y religiosos. A partir de las respuestas dadas por los alumnos se concluye que éstos utilizan, para la asignación de probabilidades, un razonamiento de tipo mixto (racional e irracional), el cual se vería fuertemente influenciado por las experiencias pasadas, y las creencias siendo estas últimas las más influyentes en el razonamiento probabilístico. Cañizares, Batanero, Serrano y Ortiz (1999) analizan las concepciones sobre juego equitativo en niños de 10 y 14 años, para ampliar y profundizar los resultados obtenidos en estudios anteriores (Cañizares, Batanero, Serrano y Ortiz, 1997; Cañizares y Batanero, 1998). Para ello realizaron entrevistas a los niños, en las que se pudo observar que algunos alumnos no son capaces de diferenciar entre un suceso equiprobable y uno no equiprobable, sin embargo, la gran mayoría muestra una concepciónadecuada de juego equitativo, siendo capaz de resolver correctamente los problemas presentados. Aspinwall y Tarr (2001) realizan un estudio sobre el efecto de un programa de instrucción cuyo objetivo es facilitar la comprensión de la ley de los grandes números en 23 estudiantes de 6º grado. Para cumplir con dicho objetivo el programa constaba de cinco sesiones en las que se abordaban tareas de simulación de fenómenos aleatorios, además de preguntas clave orientadas a visualizar si los estudiantes comprenden el rol que juega el tamaño de la muestra en la estimación de probabilidades desde un enfoque frecuencial, y por último se les solicitaba un reporte escrito para analizar su Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 37 razonamiento probabilístico en profundidad. Para analizar la eficacia de este programa se aplicó un pre test y un post test a los alumnos, arrojando una diferencia significativa entre ambos por lo que Aspinwall y Tarr concluyeron que el programa de instrucción tiene un efecto positivo en el aprendizaje de la ley de los grandes números en alumnos de 11 y 12 años. Polaki (2002) comparó la comprensión de la probabilidad en dos grupos de 12 niños de 4º y 5º grado de educación primaria que recibieron instrucción sobre el tema pero con metodologías diferentes. El primer grupo recibió instrucción desde una perspectiva clásica, por medio de la generación de muestras pequeñas con datos experimentales a partir de los cuales se determinaban probabilidades considerando el espacio muestral generado. El segundo grupo recibió instrucción desde una perspectiva frecuencial en la que se realizaban simulaciones de experimentos por medio de un computador, de manera previa al análisis de la estructura del espacio muestral. Para analizar el efecto en el aprendizaje de las dos metodologías de instrucción se aplicó una prueba a ambos grupos. Los resultados reflejaron un efecto positivo de ambas metodologías en el desarrollo del pensamiento probabilístico de los niños, pues las diferencias de los resultados a la prueba entre ambos grupos no fueron significativas. Por otro lado, se evidenció que los niños de estos grados no lograron comprender el efecto que tiene en la convergencia de los datos el tamaño de la muestra, lo que lleva a pensar a los autores que el estudio de la probabilidad desde un enfoque frecuencial puede ser demasiado abstracto para niños de este nivel, sobre todo si no se encuentran familiarizados con el uso de la computadora para la simulación de experimentos aleatorios. 3. CONSIDERACIONES FINALES El surgimiento de la probabilidad no ha estado exento de grandes debates principalmente filosóficos en los cuales se encuentran involucrados distintos significados, lo que ha influido directamente en su enseñanza. Es por esta razón que por medio de este estudio se ha buscado evidenciar, a través de la revisión de diversas Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 38 investigaciones realizadas sobre los diferentes aspectos relacionados con el proceso de aprendizaje de la probabilidad, considerando investigaciones clásicas sobre el aprendizaje de la probabilidad en niños de Educación Infantil y Educación Primaria relacionadas con los posibles errores y dificultades que los alumnos de tales niveles pueden tener con la probabilidad y los conceptos vinculados a su estudio, dejando para estudios posteriores el análisis de otros elementos que pueden influir en el aprendizaje de la probabilidad, como lo es, por ejemplo, la incorporación de la tecnología en los procesos de enseñanza. Pues, dada la reciente incorporación de la probabilidad en el currículo urge entonces, contar con profesores mejor preparados, que sean capaces de generar aprendizajes efectivos en sus estudiantes. Con esto no se quiere decir que sea necesario que los profesores cuenten con conocimientos matemáticos acabados de probabilidad, como teoría de la medida, pero sí se requiere que tengan un conocimiento profundo del contenido a enseñar y de cómo enseñarlo. En nuestro caso un conocimiento y una comprensión profunda de la probabilidad, “conocimientos que debería poseer un profesor, para ejercer en plenitud su tarea de enseñar matemáticas” (Ma, 1999, p. 13), es decir, conocimientos vinculados a la enseñanza de la probabilidad, que lleven al profesorado a desarrollar de manera idónea la tarea de enseñar. Finalmente, al analizar las principales investigaciones, antes expuestas, referidas al aprendizaje de la probabilidad en Educación Infantil y Primaria, es posible dilucidar que la primera fase de adquisición de conocimientos probabilísticos se caracteriza por la adquisición de lenguaje probabilístico. Lo anterior, propicia el desarrollo progresivo del pensamiento probabilístico por medio de la construcción de conocimiento matemático en situaciones donde este tenga sentido, así como a través de la experimentación, intuición y capacidad para relacionar y abstraer conceptos. Desde esta perspectiva, este análisis sugiere que en el momento de iniciar el estudio de la probabilidad se considere el desarrollo de las primeras nociones y elementos de aproximación hacia la adquisición y el desarrollo del lenguaje probabilístico (Vásquez y Alsina, 2017). En otras palabras, el profesorado debe estar consciente que los Claudia Vásquez Ortiz Alternativas Pedagógicas para la Educación Matemática del Siglo XXI 39 conceptos de probabilidad son complejos con un alto grado de abstracción, por lo que al momento de diseñar e implementar el proceso de enseñanza y aprendizaje es necesario avanzar de manera gradual hacia la comprensión adecuada de la probabilidad (la cual puede iniciarse ya en la Educación Infantil) por medio del uso de lenguaje específico presente en situaciones de vida cotidiana, para así aproximarse progresivamente a la cuantificación de la incerteza, y finalmente al cálculo de probabilidades en los últimos cursos de Educación Primaria. AGRADECIMIENTOS Trabajo realizado en el marco del proyecto FONDECYT INICIACIÓN Nº 11150412 financiado por la Comisión Nacional de Investigacioń Científica y Tecnológica de Chile. REFERENCIAS Amir, G., y Williams, J. (1999). The influence of children’s culture on their probabilistic thinking. En J.P. Pontes y J.F. Matos (Eds.), Proceedings of the XVIII Conference on the Psychology of Mathematics Education (Vol.2, pp. 24-31). Lisboa: Universidad de Lisboa. Aspinwall, L., y Tarr, J. E. (2001). Middle school students’ understanding of the role sample size plays in experimental probability. The Journal of Mathematical Behavior, 20(2), pp. 229-245. Batanero, C., Navarro-Pelayo, V. y Godino, J. D. (1997). Effect of the implicit combinatorial model on combinatorial reasoning in secondary school pupils. Educational Studies in Mathematics, 32, pp. 181-199. Cañizares, M. J. (1997). Influencia del razonamiento proporcional y de las creencias subjetivas en las intuiciones probabilísticas primarias. Tesis Doctoral. Universidad de Granada. Cañizares, M. J. y Batanero, C. (1998). Influencia del razonamiento proporcional y de las creencias subjetivas en la comparación de probabilidades. UNO, 14, pp. 99-114. Aprendizaje de la probabilidad en educación infantil y primaria. Aspectos a considerar en la formación del profesorado 40 Cañizares, M. J., Batanero, C., Serrano, L. y Ortiz, J. J. (1997). Subjective elements in children’s comparison of probabilities. En E. Pehkonen (Ed), Proceedings of the 21st Conference on the International Group for the Psychology of Mathematics Education (v.2, pp. 49-56). Lahti. Cañizares, M. J., Batanero, C., Serrano, L. y Ortiz, J. J. (1999). Comprension de la idea de juego equitativo en los niños. Números,